防渗层渗漏检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种防渗层渗漏检测系统。该系统包括导电网格，铺设在防渗层的下方，所述导电网格包括按预设规则排列的第一导线组和第二导线组，所述第一导线组中的任一导线均与第二导线组中的任一导线交叉且具有一交叉点，各导线交叉处形成所述导电网格中的各网格点，各网格点处的两个导线绝缘设置；监控检测装置，用于分别向所述第一导线组中的任一导线和第二导线组中的任一导线组成的各回路提供源信号，并分别采集各回路中的有效电信号，以及基于不同时刻采集的各回路中的电信号，确定各回路中的两个导线的交叉处及其附近的防渗层是否出现渗漏。本发明提供的检测系统，可有效对防渗层是否产生渗漏进行检测，以及定位渗漏位置，监测渗漏污染范围。
【专利说明】防渗层渗漏检测系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及防渗层技术，尤其涉及一种防渗层渗漏检测系统。
【背景技术】
[0002] 随着经济的快速增长，我国固体废物产生量呈递增趋势，2010年生活垃圾清运量 已经超过1. 5亿吨，工业危险废物产生量为1429万吨，危险废物历年贮存量已达亿吨，大量 产生的固体废物对环境造成污染的潜在危险性是不可忽视的。填埋处置是固体废物的最终 处置方式。在对废物进行填埋处理时，为防止对地下水、土壤等造成二次污染，需要在填埋 场铺设人工防渗衬层，以将填埋场内外隔离，防止填埋场中的污染物渗滤液进入土壤及地 下水，人工防渗衬层的合成材料主要采用高密度聚乙烯（HDPE)。在填埋场建设，以及运营过 程中，极易因施工质量或运营不当，造成防渗层出现渗漏。全国数百家将要新建的固体废物 填埋处置设施，亟待采用防渗层渗漏在线监测与检测技术对其安全运行情况进行在监督。 目前现有的防渗层渗漏检测技术，由于成本原因，无法做到广泛的推广应用。
[0003] 另一方面，大型工业蒸发塘、储渣场及工业储液池，从其环境敏感性及企业效益角 度出发，也亟待解决防渗层HDPE膜渗漏检测问题。如福建紫金矿业和广西金河矿业由于渗 漏造成了江河污染。随着各种工业环境危害事件的发生，加强其防渗系统的在线渗漏监测 与检测也迫在眉睫。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是提供一种防渗层渗漏检测系统，以有效检测防渗层是否出现渗 漏，并可判断渗漏的位置，监测污染范围。
[0005] 本发明提供一种防渗层渗漏检测系统，包括：
[0006] 导电网格，铺设在防渗层的下方，所述导电网格包括按预设规则排列的第一导线 组和第二导线组，所述第一导线组中的任一导线均与第二导线组中的任一导线交叉且具有 一交叉点，各导线交叉处形成所述导电网格中的各网格点，各网格点处的两个导线绝缘设 置；
[0007] 监控检测装置，用于分别向所述第一导线组中的任一导线和第二导线组中的任一 导线组成的各回路提供源信号，并分别采集各回路中的有效电信号，以及基于不同时间采 集的各回路中的电信号，确定各回路中的两个导线的交叉处的防渗层是否出现渗漏。
[0008] 上述的系统中，各网格点之间的距离相同，或者在预设的值的范围内。
[0009] 上述的系统中，所述监控检测装置包括信号发生电路、数据采集电路以及数据处 理电路，其中：
[0010] 所述信号发生电路，用于分别向所述第一导线组中的任一导线和第二导线组中的 任一导线组成的各回路提供源信号；
[0011] 所述数据采集电路，用于在所述信号发生电路向所述各回路中的一回路提供源信 号时，采集所述一回路中的有效电信号；
[0012] 所述数据处理电路，用于基于所述数据采集电路采集到的所述一回路中的有效电 信号判断所述一回路中的两个导线交叉处是否出现渗漏，同时，基于所述数据采集电路采 集得到的各回路的电信号，确定防渗层出现渗漏对应的各网格点位置。
[0013] 上述的系统中，所述第一导线组中的任一导线与第二导线组中的任一导线组成的 各回路上分别设置有可控开关，通过公共导线段连接至信号源的两端；
[0014] 所述信号发生电路包括所述信号源，以及与各回路上的可控开关连接的开关控制 器，所述信号源串联在公共导线段中；
[0015] 所述开关控制器通过控制各可控开关的打开和关闭，由所述信号源分别向各回路 提供源信号。
[0016] 上述的系统中，各可控开关为继电器开关，所述开关控制器通过控制继电器来控 制相应回路的通断。
[0017] 上述的系统中，所述数据采集电路包括：信号采集电路和模数转换电路，其中：
[0018] 所述信号采集电路，用于采集各回路在提供源信号时的有效电信号；
[0019] 所述模数转换电路，用于将所述信号采集电路采集的电信号的模拟信号转换成对 对应的数字信号；
[0020] 所述数据处理电路，用于获取所述模数转换电路采集到的电信号值，确定对应回 路上的网格点处的防渗层是否出现渗漏。
[0021] 上述的系统中，还可包括：
[0022] 数据通信模块，与所述数据采集电路连接，用于将所述数据采集电路采集的电信 号，通过通信链路传输至所述数据处理电路。
[0023] 上述的系统中，所述数据处理电路，具体为中央控制器。
[0024] 上述的系统中，所述中央控制器，还用于控制所述信号发生电路，分别向所述第一 导线组中的任一导线和第二导线组中的任一导线组成的各回路提供源信号。
[0025] 本发明实施例提供的防渗层渗漏检测系统，可通过对设置在防渗层下方的导电网 格中的具有一交叉点的两两导线组成的回路进行检测，可基于不同时间各回路检测到的电 信号，确定各回路中的导线的交叉点处是否产生渗漏现象，从而可确定防渗层是否发生渗 漏，以及发生渗漏的位置。本发明提供的系统可实时检测出防渗层的渗漏，其具有检测方 便，便于实现的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为本发明实施例提供的防渗层渗漏检测系统的原理结构示意图；
[0027] 图2为本发明实施例中导电网格的结构示意图；
[0028] 图3为本发明实施例中监控检测装置的结构示意图；
[0029] 图4为本发明实施例具体应用的一个结构示意图；
[0030] 图5为本发明实施例具体应用的另一个结构示意图。
【具体实施方式】
[0031] 针对防渗层发生渗漏的情况，本发明提供实施例提供的技术方案，通过在防渗层 下面铺设一层导电网格，通过基于导电网格中形成各网格点的两导线组成的各回路在不同 时间分别导电时的电信号，来确定对应各网格点处的防渗层是否发生渗漏，以及产生渗漏 的位置。下面将以具体实例对本发明技术方案的实现进行详细说明。
[0032] 如图1所示，为本发明实施例提供的防渗层渗漏检测系统的原理结构示意图。如 图1所示，该防渗层渗漏检测系统包括导电网格10,以及监控检测装置20,其中导电网格10 铺设在待检测的防渗层的下方，监控检测装置20可通过对导电网格10中形成各网格点的 两根导线组成的回路分别通电，并检测不同时间通电时回路的有效电信号，来确定相应网 格点处的防渗层是否产生渗漏。同时，由于网格点相对防渗层的位置可预先确定，因此，可 准确确定防渗层产生渗漏的具体位置。
[0033] 如图2所示，为本发明实施例中导电网格的结构示意图。该导电网格10铺设在待 测试的防渗层的下方，如图2所示，该导电网格10包括按预设规则排列的第一导线组101 和第二导线组102,第一导线组101和第二导线组102中分别具有多个导线；第一导线组 101中的任一导线均与第二导线组102中的任一导线交叉，且仅具有一交叉点，即第一导线 组101中的导线之间不会出现交叉，第二导线组中的导线之间也不会出现交叉，各导线交 叉处即形成导电网格10中的各网格点，从而可形成导电网格10 ;同时，导电网格10中的各 网格点处的两个导线绝缘设置，如图2所示，网格点Q处的两根导线在交叉处呈绝缘设置。 本实施例中，为便于说明，下面描述的网格点对应的回路时，是指形成该网格点的两根导线 组成的回路。
[0034] 如图2所示，本实施例中导电网格10具体可为矩形网格结构，其中，第一导线组 101中的任一导线均与第二导线组102中的任一导线垂直交叉设置，即第一导线组101中的 各导线在第一方向平行设置，第二导线组102中的各导线在与第一方向垂直的第二方向平 行设置。设置成矩形网格结构，使得导电网格10中的各网格点位置可容易确定，这样，在进 行防渗层渗漏检测时，更容易确定防渗层的渗漏位置。实际应用中，导电网格除了可以是矩 形网格外，也可以是类圆形，即第一导线组中的导线和第二导线组中的导线均可呈圆弧形 设置，本实施例不对导电网格的具体形状做限定。因此，实际应用中，导电网格中的第一导 线组和第二导线组中的导线除了按平行垂直交叉这种预设的规则排列外，也可以根据需要 按弧形规则排列，形成类圆形的结构。
[0035] 实际应用中，上述的导电网格中的各导线具体可以是裸露的导电绳，例如可以是 不锈钢钢丝绳，可选用直径为2mm的钢丝绳，钢丝绳之间的间距可取5m，钢丝绳交叉处可通 过喷涂绝缘材料进行绝缘设置，喷涂的绝缘长度可为50cm。即各导线除了在网格点处为相 互绝缘外，在网格点位置之外的地方均呈裸露状态，这样，当防渗层渗漏时，若有渗滤液经 过某一网格点位置，则网格点出的两根导线绝缘性质就会发生变化，在渗滤液的导电作用 下，将两根导线由绝缘状态变成非绝缘状态，这样，两根导线组成的回路就会由高阻特性变 为低阻特性，这样测量出的回路在高阻特性和低阻特性两个状态的电信号就会不同，正是 基于这种变化可以确定网格点处是否出现渗漏。
[0036] 实际应用中，导电网格10中各网格点之间的距离可相同，或者在预设的值范围 内，这样，可便于确定各网格点的相对位置，进而易于确定防渗层的渗漏位置。通常而言，导 电网格10中的各网格点是按规则排列，各网格点之间的距离，以及相对位置可确定，如图2 所示的矩形网格的网格，这样，通过顺序检测形成各网格点的两根导线组成的回路的电信 号，就可以确定对应网格点处是否发生渗漏。实际应用中，可根据防渗层渗漏检测精度需 要，设置合适距离网格点的网格结构，以及合适形状的网格结构。
[0037] 实际应用中，为便于对导电网格10中的各网格点的相对位置的确定，可预先对各 导线组中的按预设规则排列的导线按顺序进行排序，并编号，这样可基于各导线的编号，确 定对应的网格点，测试时，也可以基于编号来进行测量，提高测量效率和测量效果。具体地， 如图2所示，在矩形网格的导电网格10中，将第一导线组101中按第一方向平行排列的各 导线分别作为X方向的导线，依次编号为XI，X2,…，Xn，将第二导线组102中按第二方向 平行排列的各导线分别作为Y方向的导线，依次编号Yl，Y2,…，Ym，其中，η和m均是大 于〇的自然数；导电网格10中的各网格点就可以利用（Xi，Yj)来表示，其中，1彡i彡n， 1彡j彡m，表示第一导线组101中的第i行的导线Xi与第二导线组102中的第j行的导 线Yj之间形成的交叉点。这样，在利用监控检测装置20来为导电网格10中的各网格点对 应的回路提供源信号，并进行回路电信号检测时，就可以依据编号顺序来进行检测。本实施 例中，可根据导电网格的排列规则，预先确定各网格点（Xi，Yj)在防渗层下方的位置，或相 对位置关系，这样，在后续检测到回路电信号判断时，可及时准确的判断出防渗层中出现渗 漏的位置。
[0038] 本实施例中，监控检测装置20可分别向第一导线组101中的任一导线和第二导 线组102中的任一导线组成的各回路提供源信号，并分别采集各回路中的电信号，以及基 于采集的各回路中的电信号，确定各回路中的两个导线的交叉处的防渗层是否出现渗漏。 由于各回路的交叉点处的两根导线呈绝缘设置，若交叉点处或相邻处的防渗层发生渗漏现 象，就会改变相应网格点对应的回路的电性能（主要是回路的电阻发生改变），因此，根据 检测回路的电性能就可以确定相应网格点处是否发生渗漏现象。
[0039] 实际应用中，可通过为各网格点对应的回路分别提供预设电压的电源，并通过检 测各回路在通电时的电流信号，来确定对应网格点处是否发生渗漏现象。或者，实际应用 中，也可通过检测电压信号的变化，来确定网格点处是否发生渗漏，具体而言，可基于检测 的电流、电压在不同状态下的大小来确定是否在网格点处发生渗漏；或者，也基于电流大 小，确定回路电阻变化来确定是否在网格点处发生渗漏。下面将会以检测回路中电流，并确 定回路电阻变化方式来确定相应的网格点处是否产生防渗层渗漏现象。
[0040] 本实施例中，当需要检测铺设在导电网格上方的防渗层是否发生泄漏时，就可以 依次检测各网格点的两根导线形成的回路的电信号，以确定对应网格点处是否发生渗漏。 下面将以图2所示矩形网格的导电网格的检测过程进行说明：
[0041] 首先，可预先确定导电网格10中各网格点的位置。
[0042] 网格点的位置，具体可根据铺设导线时确定的相对防渗层的位置，也就是在防渗 层处的位置。具体可以依据上述的按X方向和Y方向排列的各导线来确定，例如网格点（Xi， Yj)就表示相应的位置，根据检测到形成该网格点（Xi，Yj)的两根导线组成的回路的电信 号，确定该网格点（Xi，Yj)对应的防渗层的位置渗漏时，就可以对应找到防渗层相应的位 置，以对防渗层进行维护。即将各网格点与防渗层的实际位置坐标一一对应，这样，找到一 网格点，就可以准确的确定防渗层对应位置。
[0043] 其次，通过监控检测装置，在不同时间分别向各网格点对应的回路提供信号源，并 在提供信号源时分别检测各回路的电信号。
[0044] 最后，根据检测的各回路的电信号，确定各回路对应的网格点所在防渗层位置是 否出现渗漏。
[0045] 具体地，由监控检测装置20,依次提供电源给网格点（XI，Yl)、（X2, Y2)…、 (Xi，Yj)、…、（Xn，Ym)对应的回路，在给相应网格点对应的回路提供信号源的同时，测量回 路上的电信号，这里为电流信号，并根据检测的电流信号和为给该回路提供的电压，确定回 路的电阻，这里将网格点（Xi，Yj)对应得回路的电阻值记为Rijtl ;同时，可在导电网格初 始铺设后，检测并记录各网格点对应回路的电阻值，这里将网格点（Xi，Yj)对应得回路的 初始电阻值记为RijtO,初始电阻值是在防渗层未发生泄漏时初始测量得到的背景电阻值。 这样，通过将检测得到的各网格点对应的回路的电阻值与背景电阻值比较，当该比值，也就 是电阻变化率超过一设定的阈值时，就可判定该网格点处或附近的防渗层出现渗漏。
[0046] 实际应用中，可将网格点（Xi，Yj)当前测量得到的电阻值Rijtl与前一时刻的背 景电阻值RijtO进行比较，得到的电阻变化率kij :
[0047] ki j = (Ri jt〇-Ri jtl)/Ri jtC^lOO%，其中，其中 i = 1、2...、n，j = 1、2...、m。
[0048] 通过测量各网格点，就可以得到各网格点的电阻变化率，进而得到一个矩阵K :
[0049]
【权利要求】
1. 一种防渗层渗漏检测系统，其特征在于，包括： 导电网格，铺设在防渗层的下方，所述导电网格包括按预设规则排列的第一导线组和 第二导线组，所述第一导线组中的任一导线均与第二导线组中的任一导线交叉且具有一交 叉点，各导线交叉处形成所述导电网格中的各网格点，各网格点处的两个导线绝缘设置； 监控检测装置，用于分别向所述第一导线组中的任一导线和第二导线组中的任一导线 组成的各回路提供源信号，并分别采集各回路中的有效电信号，以及基于不同时间采集的 各回路中的电信号，确定各回路中的两个导线的交叉处的防渗层是否出现渗漏。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各网格点之间的距离相同，或者在预设的 值的范围内。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控检测装置包括信号发生电路、数 据采集电路以及数据处理电路，其中： 所述信号发生电路，用于分别向所述第一导线组中的任一导线和第二导线组中的任一 导线组成的各回路提供源信号； 所述数据采集电路，用于在所述信号发生电路向所述各回路中的一回路提供源信号 时，采集所述一回路中的有效电信号； 所述数据处理电路，用于基于所述数据采集电路采集到的所述一回路中的有效电信号 判断所述一回路中的两个导线交叉处是否出现渗漏，同时，基于所述数据采集电路采集得 到的各回路的电信号，确定防渗层出现渗漏对应的各网格点位置。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一导线组中的任一导线与第二导 线组中的任一导线组成的各回路上分别设置有可控开关，通过公共导线段连接至信号源的 两端； 所述信号发生电路包括所述信号源，以及与各回路上的可控开关连接的开关控制器， 所述信号源串联在公共导线段中； 所述开关控制器通过控制各可控开关的打开和关闭，由所述信号源分别向各回路提供 源信号。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，各可控开关为继电器开关，所述开关控制 器通过控制继电器来控制相应回路的通断。
6. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据采集电路包括：信号采集电路和 模数转换电路，其中： 所述信号采集电路，用于采集各回路在提供源信号时的有效电信号； 所述模数转换电路，用于将所述信号采集电路采集的电信号的模拟信号转换成对对应 的数字信号； 所述数据处理电路，用于获取所述模数转换电路采集到的电信号值，确定对应回路上 的网格点处的防渗层是否出现渗漏。
7. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括： 数据通信模块，与所述数据采集电路连接，用于将所述数据采集电路采集的电信号，通 过通信链路传输至所述数据处理电路。
8. 根据权利要求3-7任一所述的系统，其特征在于，所述数据处理电路，具体为中央控 制器。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述中央控制器，还用于控制所述信号发 生电路，分别向所述第一导线组中的任一导线和第二导线组中的任一导线组成的各回路提 供源信号。
【文档编号】G01M3/40GK104111152SQ201410299850
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】刘玉强, 刘景财, 黄启飞, 徐亚, 能昌信, 田书磊 申请人:中国环境科学研究院